國家半導體照明工程研發及產業聯盟秘書長 吳玲
半導體照明亦稱固態照明,因其具有高效、節能、環保、壽命長、易維護等顯著特點,正在成為照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一場照明光源的革命,被公認為是21世紀最具發展前景的高新技術領域之一。
技術創新體系初步建立公共技術平臺初具雛形
為搶占新興產業的先機,提高新一代半導體材料與技術的國際競爭力,科技部、原信息產業部、中科院、教育部、原建設部、輕工業聯合會等單位,聯合成立了國家半導體照明工程協調領導小組,2003年10月緊急啟動了“半導體照明工程”攻關項目,以近期解決特殊照明市場急需的產業化關鍵技術,中遠期培育白光普通照明產業為目標,以應用促發展,促進中國半導體照明產業核心競爭力的形成。
2006年8月,根據《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》工業節能優先主題中“研究開發高效節能、長壽命的半導體照明產品”的部署和“十一五”科技發展規劃,國家啟動了“十一五”“863”計劃新材料領域“半導體照明工程”重大項目,安排經費3.5億元,對半導體照明核心技術的突破和產業化關鍵技術的攻關等進行了全產業鏈部署,并明確了“十一五”的戰略目標:通過自主創新,突破白光照明部分核心專利,解決半導體照明市場急需的產業化關鍵技術,建立完善的技術創新體系與特色產業集群,完善半導體照明產業鏈,形成我國具有國際競爭力的半導體照明新興產業。通過國家半導體照明工程和“十一五”“863”重大項目以及電子專項基金等計劃的實施,我國在LED外延材料、芯片制造、器件封裝、熒光粉等方面均已掌握自主知識產權的單元技術,且部分核心技術具有原創性,初步形成了從上游材料、芯片制備,中游器件封裝及下游集成應用的比較完整的研發與產業體系。
基礎研究方面有了可喜的苗頭。在探索性、前沿性材料生長和器件研究方面,非極性氮化鎵LED、深紫外LED的外延生長技術達到國際先進水平;在國際上首次研制出類太陽光全譜白光LED器件。
產業化關鍵技術取得較大突破。功率型芯片從無到有,光效已經超過80流明/瓦,國產芯片替代進口比例逐年增長,截至目前已達到49%。功率型白光LED封裝接近國際先進水平,已成為全球重要的LED封裝基地,具有自主知識產權的功率型硅襯底LED芯片封裝后光效超過60流明/瓦。
公共技術平臺初具雛形,正在探索創新的體制、機制。初步建成了采用產業化設備,可開展產業化技術開發的“柔性”工藝平臺,該平臺正在探索與聯盟產業研發基金互動、企業化運作的管理模式。
完整產業鏈基本形成部分地區形成產業集群
隨著半導體照明技術的進步,我國開發了指示、信號與顯示,背光,照明三大類數百種照明產品。目前我國已成為全球LED全彩顯示屏、太陽能LED、景觀照明等應用產品最大的生產和出口國。2008年7月海信首款42英寸LED背光液晶電視正式上市,預示著占世界產量接近40%的中國消費類電子產品已開始使用LED技術。此外,通用照明的發展比預測提前了兩年,已有十幾個城市實施了半導體照明應用與路燈改造試驗工程。
到2008年底,我國共有LED企業3000余家。其中,上中游的外延及芯片生產商有25家左右,中游封裝企業約有1000家,下游應用產品生產企業2000家。民營和合資企業占到企業總數的75%。
上游外延、芯片,中游封裝,下游應用各環節均已進入量產階段,2008年國內行業總產值近700億元,其中芯片產值19億元,芯片國產化率達到49%,已成為全球第三大GaN(氮化鎵)芯片生產基地;封裝產值185億元,成為全球重要的封裝生產基地;應用產品產值450億元,年增長率接近50%。隨著國內半導體照明技術日漸成熟和產業規模迅速擴大,我國臺灣地區及國外企業開始大量向我國大陸轉移,我國大陸地區已經成為半導體照明產業發展最快、潛力最大的地區。預計2010年我國半導體照明產業產值將超過1000億元,如背光市場啟動,2015年有望達到5000億元。
目前我國已初步形成珠三角、長三角、北方地區、江西及福建地區四大半導體照明產業聚集區域,每一區域都初步形成了比較完整的產業鏈,全國85%以上的LED企業分布在這些地區。科技部在廈門、上海、大連、南昌、深圳、揚州和石家莊批準建立了7個產業化基地。
規模化系統集成與重大應用成效顯著
以北京奧運會示范工程為代表的規模化系統集成技術的實施,促進了半導體照明產品集成創新與示范應用,顯示了節能、環保的效果,提高了國際社會的認知度。
2008年8月,北京奧運會開幕式及場館采用的LED景觀照明、全彩顯示屏等產品,開創了奧運會歷史上大規模使用LED照明技術的先例。節能、環保、壽命長的LED成為支撐“綠色奧運、科技奧運”的重要力量。據測算,僅水立方5萬平方米的LED景觀照明,與熒光燈相比,即可節能70%以上。
功率型LED已開始在支干道路、隧道、停車場、加油站等通用照明領域應用,節電40%左右,采購與運行綜合成本約3年左右與傳統光源持平,這使以功率型LED進行市政照明示范成為可能。
國家半導體照明工程研發及產業聯盟以及相關學會、協會在促進產學研合作,提高技術創新的效率與水平等方面發揮了重要的作用。自2004年成立以來,聯盟通過建立產業研發基金、組織奧運會重大示范工程、舉辦創新大賽、建立專利池、標準化協調推進等工作,推動了重大項目的實施,促進了產業化環境的完善。12項國家標準和7項行業標準正在審批過程中,應對美國“337調查”專利訴訟工作也取得階段性進展。
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